1. Основные задачи

• необходимо обеспечить электроэнергией район, где возможно использовать отчуждение земель для установки ВЭУ;

• сбор информации и исходных материалов, на основе которых будут приниматься решения по проекту, и осуществляться его разработка;

• предварительная проработка и анализ альтерна­тивных вариантов проекта. Выбор варианта проекта для детальной разра­ботки;

• оценка величины и эффективности предстоящих инвестиций, опреде­ление методов и структуры финансирования, обеспечивающих максималь­ную жизнеспособность проекта.

2. Исходная информация и необходимые для разработки проекта материалы

Состав исходных данных, необходимых для технико-экономического обоснования, включает большой набор разнообразных сведений и определяется видом, целями, задачами и содержанием выполняемой студентом работы. В общем случае, всю исходную информацию целесообразно подразделить на группы:

1. Минимально необходимая информация, входящая в состав индивидуального задания студента. Она включает следующие показатели:

• график нагрузки потребителя (задается преподавателем);

• технические параметры ветроустановки (энергетическая характеристика P=f(U), высота оси, высота флюгера и др.) и ее стоимость;

• закон распределения скоростей ветра в безразмерных координатах в месте установки ВЭУ;

• технические и экономические параметры дизельного генератора.

2. Дополнительные сведения и показатели, необходимость в которых возникает в процессе решения рассматриваемых задач. К ним относятся показатели, отражающие уровень цен, тарифов, процентных ставок и т.п. Ре­комендации по определению некоторых из них даются в настоящих методи­ческих указаниях, а также в [2,4]. Эти данные либо задаются дополнитель­но в качестве исходных, либо принимаются студентом по согласованию с преподавателем (консультантом).

3. Техническая часть. Расчет выработки электроэнергии вэу в конкретных условиях местности

Для определения ожидаемой выработки электроэнергии в конкретном местоположении необходимо располагать данными о распределении скорости ветра по градациям f(u). Учитывая изменчивость скорости ветра во времени, для получения достоверных данных о повторяемости f(u) необходимо иметь ряд наблюдений за период не менее 10 лет по флюгеру или анеморумбометру. Недостатком наземных наблюдений за ветром является существенная их зависимость от степени защищенности метеостанции. Данные наблюдений за ветром на метеостанциях характеризуют условия ветрового режима на самой станции, а не того района, где предполагается устанавливать ВЭУ. Поэтому, для того чтобы получить расчетные значения скорости ветра у земли, лучше использовать данные радиозондовых измерений на различных высотах нижнего слоя атмосферы при условии их достоверности и репрезентативности. Преимущество такого подхода заключается в том, что здесь используются данные о скорости ветра на высотах, где влияние рельефа и прочих неоднородностей подстилающей поверхности несущественно.

Порядок расчета:

1. Для расчета выработки энергии ВЭУ в конкретном пункте на заданной высоте необходимо в значение скорости ветра на уровне флюгера ввести поправку на уменьшение , приведя ее к высоте оси ветроколеса, с учетом рельефа и климатических условий местности (см. табл.1). На основе степенного закона ветра рассчитывается средняя скорость ветра, приведенная к высоте оси ветроколеса для каждого сезона года.

, м/с,

где m – меняется по сезонам.

Таблица 1

Коэффициент возрастания средней скорости ветра с высотой

в нижнем 100-метровом слое атмосферы (ровная открытая местность)

Сезон	Высота, м							m
	10	20	40	60	80	100
Зима	1	1,12	1,26	1,35	1,43	1,50	0,17
Весна	1	1,17	1,36	1,50	1,59	1,66	0,22
Лето	1	1,18	1,40	1,55	1,67	1,76	0,24
Осень	1	1,12	1,26	1,35	1,43	1,50	0,17
Год	1	1,15	1,32	1,44	1,53	1,60	0,20

2. Определить среднегодовую скорость ветра на высоте флюгера, приведенную к высоте ветроколеса:

, м/с,

где m – среднегодовое значение.

3. Далее рассчитывается дисперсия скорости для каждой конкретной ветроустановки по среднегодовой скорости ветра:

, м/с.

4. Определить величину коэффициента z в зависимости от скорости ветра на высоте оси ВЭУ:

,

где U_i – скорость ветра в зависимости от сезона года.

5. Из графика распределения скоростей ветра в безразмерных координатах (рис.1.) определить значения в зависимости от .

Рис. 1. Распределение скорости ветра в безразмерных координатах:

1 - Дальний Восток, 2 - остальная часть территории бывшего СССР.

6. По вычисленным значениям определяется функция плотности распределения:

.

7. Далее рассчитывается продолжительность скорости ветра по градациям:

, где T=8760 часов.

8. Вычисляем возможную выработку электроэнергии конкретной ВЭУ за год:

,

где – мощность, развиваемая ВЭУ при скорости ветра ;

– время продолжительности в год скорости ветра .

9. Определим потребляемую энергию потребителем за год:

,

где и – количество дней зимой и летом соответственно, для расчетов принять  = 212 дней, = 153 дня,

P_i^З и P_i^Л – нагрузка потребителя в зимний и летний период в момент времени i.

10. Определим необходимое количество ВЭУ для обеспечения электроэнергией потребителей:

,

где n – количество ВЭУ.

Полученное количество ВЭУ необходимо расставить на местности и соединить в общую автономную систему или присоединить к энергосистеме.

Опыт строительства и эксплуатации ВЭУ показывает, что рост установленной мощности ВЭУ снижает себестоимость электрической энергии, если он не влечет за собой большое увеличение минимальной рабочей скорости ВЭУ и, соответственно, значительное уменьшение часов работы ВЭУ в год.

11. Необходимо сделать проверку по мощности, т.е. хватает ли мощности всех ВЭУ для покрытия пика графика нагрузки.

Для этого определим мощность ветроэнергетической системы (ВЭС) в сезоны с минимальной скоростью ветра:

,

где P_i – мощность, развиваемая ВЭУ в сезон с минимальной скоростью ветра.

В проекте также следует учесть наличие резерва электроэнергии для потребителей на случай аварии и частотного регулирования. В качестве резерва могут быть использованы дизельные установки или же электроэнергия из системы.

Для расчетов принять, что аварийный резерв должен составлять 10 % от максимальной мощности нагрузки системы, частотный – 3 %.

Рекомендуется в качества резерва использовать ту мощность, которая получается в результате округления необходимого количества ветроустановок до ближайшего большего целого числа; сами по себе ветроустановки зарубежного производства изначально проектируются с большим запасом прочности и надежности и очень редко выходят из строя.